• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.225-225
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• 2011

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설이 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따른 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름 방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 본 연구 대상인 도암댐은 송천유역에 위치하며, 1989년에 유역변경을 통한 발전용 댐으로 건설되었으나 방류수에 영향을 받는 남대천의 수질이 악화되면서 운영이 중단되었고, 이후 댐 방류수는 그대로 송천으로 흘러 보냄으로써 송천 하류부의 수질에 악영향을 미치고 있는 실정이다. 따라서 하천과 하천 사이 호소가 포함된 유역 단위를 통합적으로 관리할 수 있는 시스템 구축이 필요하다. 본 연구에서는 도암댐 유역의 통합탁수관리시스템을 구축하기 위하여 유역모형과 호소모형을 연계하였으며, 호소내 흐름은 수평방향 뿐만 아니라 수심방향을 통합적으로 해석하기 위해 수리모형과 수질모형을 연계하였다. 또한 호소에 적합한 모형을 선정하고, 호소를 포함한 유역의 영향을 파악해보기 위해 소유역 단위의 모의를 하고자 하였다. 크게 상류유역과 호소 구간으로 나누어 상류유역은 유역모형인 SWAT을 이용하고, 이 결과를 호소 부분의 유입 경계조건으로 적용하여 호소의 수리 및 수질모형인 EFDC-WASP의 연계를 통해 통합수질관리시스템을 구축하였고, 현장 조사결과를 이용하여 시스템의 적합성에 대해 검토하였다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.28 no.2
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• pp.1-13
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• 2021

It is very important to secure sufficient river maintenance flow for the ecosystem, since the ecosystem in the downstream section of the dam is greatly affected by the stream maintenance flow from the dam. However, the amount of discharge from the Seomjingang Dam is decreasing year by year, this study estimated the ecological flow required for the downstream section of the Seomjingang Dam, which is known as the habitat of the endangered Acheilognathus somjinensis, in order to secure the river flow of the Seomjingang Dam. For this purpose, the proper discharge was calculated using the PHABSIM model, which is a hydrological survey and physical habitat simulation method, and the proper discharge of other fish species were also comprehensively reviewed. As a result of this study, the current river maintenance flow at the Seomjingang Dam partially satisfies the ecological maintenance flow including the Acheilognathus somjinensis in the downstream section of the Seomjingang Dam. However, this is recognized as the minimum discharge to maintain the ecology in the downstream section of the Seomjingang Dam, and it would be more desirable to secure larger river maintenance flow than this. This study can contribute the determination of the river maintenance flow of the Seomjingang Dam by proposing the river maintenance flow considering the fish habitat environment in the river.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.243-243
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• 2022

댐은 일반적으로 하천관리에 있어서 인간에게 용수를 공급하고 홍수를 조절하는 등의 발전을 목적으로 건설되어 운영되고 있다. 그러나 하류하천은 댐 건설에 의해 흐름에 대한 연속성이 차단되어 첨두 홍수량과 유사량이 현저하게 감소한다. 첨두 홍수량의 감소로 퇴적된 유사는 이동하지 못해 고착화가 진행되고 식생이 침입하여 번성하게 된다. 하천에 식생이 발달하게 되면, 안정성이 증가하고 생태계 서식처를 형성하며 하천경관을 개선시키는 이점이 있다. 그러나 조도의 증가와 통수능의 감소로 인한 유속감소와 수위상승을 발생시켜 홍수범람을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 상황에 대응하기 위해서는 식생대의 밀도에 따른 흐름을 분석하여 바람직한 하천관리방안 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2차원 흐름모형을 활용하여 황강 합천조정지댐 직하류 구간의 수목군을 고려한 부정류 계산을 통해 하도의 수위 및 유속을 예측모의하는 방법론을 제시하고 모의결과를 분석하였다. 상류단 경계조건은 과거 집중호우로 인하여 대홍수가 발생하였던 2020년 합천조정지댐 방류량 중 첨두발생 기간의 유량을 입력하였으며, 하도의 식생밀도를 산정하고 입력하기 위해 현장조사를 수행하였다. 수치모의 시 식생밀도는 총 4가지 Case(식생현황, 전체벌채, 식생개선, 식생존치)로 나누어 모의를 수행하였다. 모의결과, 직하류 만곡부 유입구간에서 외측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하였으며, 만곡부 외측의 식생대로 인해 식생대에서는 유속이 감소하고 수심이 증가하며, 식생대 주변 하류의 내측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 합천조정지댐의 실운영방류량과 황강의 실제식생밀도를 반영하여 수치모의를 하였기 때문에 흐름과 식생관리에 따른 실무적 대책방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용한 분석방법과 결과들은 합리적인 하천관리방안을 구축하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.42 no.2
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• pp.260-269
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• 2009

Hwabuk Dam has been under construction to reduce flood damage in Nakdong River watershed and to supply stable water for middle area of Gyeongbuk Province. Therefore, fish investigation in up and downstream of the dam was conducted from 2004 to 2008 in order to determine any negative effect on fish community due to dam construction and to use as fundamental data for conserving species diversity and maintaining stream health. According to data analysis on water quality, temperature, dissolved oxygen, pH, suspended solids, and total E-coli had seasonal variation, but they did not significantly differ in sites. However, biological and chemical oxygen demand, chlorophyll-a, nitrogen, and phosphorus representing organic matter and nutrient concentration were higher in upper site and decreased to lower site so that they differed by site. Concentration of arsenic among the heavy metals was less than 0.05 mg $L^{-1}$, which is regulated for protection of human health in water quality standard, except for 0.092 mg $L^{-1}$ in June 2005. During the study period, the total number of fish caught from the 6 sites was 10,263 representing 7 families 19 species. Among them, dominant and subdominant species were Korean chub (Zacco koreanus, 62.5%) and Chinese minnow (Rhynchocypris oxycephalus, 10.6%) which inhabit mostly in mid and upper streams, Korea. Among the 19 species, Korean endemic species were 9 species (47.4%) including Korean slender gudgeon (Squalidus gracilis majimae), Korean dark sleeper (Odontobutis platycephala), and Korean shiner (Coreoleuciscus splendidus). There was several individuals of the $1^{st}$-class endangered species, Naktong nose loach (Koreocobitis nahtongensis), caught in 2005${\sim}$2007, and no introduced species of fish was found in entire sampling period. According to result of community analysis, dominance index decreased toward lower site, but diversity and richness indices increased toward lower site. The equation of length-weight relationship on the dominant species was TW=0.000003$(TL)^{3.2603}$. The parameter b in the equation was greater than 3.0 indicating good nutritional condition in the populations. Compared to populations of Korean chub in other streams, the population in Hwabuk Dam watershed had higher mean of condition factor by size indicating better growth rate. With fish fauna and multi-metric health assessment model in each sampling attempt, index of biotic integrity (IBI) was evaluated and it resulted mostly in good (26${\sim}$35) and excellent (36${\sim}$40) condition in all sites, and the mean of IBI was the highest in site 5. The results indicate that it is very important to study not only environmental impact assessment with fish composition but also stream health assessment in order to conserve healthy aquatic ecosystem.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.240-240
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• 2022

하천을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해서는 하상재료, 하천형태, 하천유황 등 자연적 또는 인위적 변화에 의한 하상변동의 해석과 예측이 수행되어야 한다. 하상변동은 하천의 일정구간을 기준으로 상류단면으로부터 유입되는 유입 유사량과 하류단면을 통해 유출되는 유사량의 차이에 의해 구간 내에서 발생하는 하상의 상승 또는 저하가 발생하는 현상을 말한다. 이러한 하상변동은 하천의 이수와 치수, 환경변화에 복합적으로 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 댐 직하류를 대상으로 K-River 모형과 HEC-RAS 모형을 이용하여 하상변동을 계산하고, 각 모형으로부터 얻어진 모의 결과를 비교 분석하였다. K-River 모형의 하상변동 모의를 위한 경계조건을 구성하기 위해 하상토의 입도분포를 입력하고, 유역의 월별 평균 강수량과 댐 유입량을 이용하여 비유량법을 이용하였으며, 산출된 유입량을 바탕으로 댐방류량을 결정하였다. 유사량 공식의 선정은 하천 및 하상토의 특성에 맞추어 적절히 활용하여야 하나, 본 연구에서는 테스트를 목적으로 Engelund-Hansen 공식, Yang 공식, Laursen 공식 등 5가지의 유사량 공식을 선정하였다. HEC-RAS 모형의 경우 최근 유사 부정류모의 기능이 개발되었으나, 테스트 결과 안정적으로 모의가 수행되지 않아 준정류 조건을 적용하여 수행하였다. HEC-RAS와 K-River의 모의 결과를 비교한 바에 따르면 정량적인 차이가 나타나지만, 하상고의 상승 및 하강 경향은 대체로 일치하는 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1006-1010
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• 2005

본 연구는 1차원 부정류 해석모형인 FLDWAV 모형을 이용하여 댐방류 또는 상류지점의 지류유입유량과 하류단의 조위에 따른 영향이 낙동강 하류 홍수위에 미치는 영향을 해석하고, 이를 GUI 시스템과의 연계를 통한 효율적인 홍수관리시스템을 구축하는데 있다. 또한 수리학적 모형수행을 위한 입력자료가 될 수 있는 수문학적 모형과의 연계방법을 제시하였으며 예측조위와 하구둑 방류량을 고려한 합리적인 하류경계조건을 지정하기 위해 회귀방정식에 의한 하류부 예측조위산정방법을 제시하였다. 본 연구에서는 적포교 수위관측소를 기점으로 하여 낙동강 하구둑까지 110km를 대상구간으로 설정하였다. 상류경계조건으로는 적포교지점의 유입량과 남강, 밀양강, 양산천 등의 지류유입량 등을 현재 한국수자원공사에서 적용하고 있는 KOWACO 홍수분석모형에 의해서 산정하였다. 또한 하류경계조건은 하구둑 내수위의 실측자료를 이용하였으며 향후 예측을 위한 적용성을 위해서 하구둑의 유입량과 예측조위조건의 상관성을 이용하여 회귀식을 산정하였다. 또한 해석결과의 효율적인 도시를 위해서 홍수추적 모형과 연계한 GUI 시스템을 구축하였다. 과거 발생한 홍수사상에 대해서 적용한 결과 실측치와 관측치가 유사한 수위 거동을 나타내고 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 다른 수계에서도 홍수예경보시스템의 구축을 위한 수리학적 모형과 수문학적 모형의 연계를 통한 좀더 신뢰성있고 정확한 해석결과를 제시할 수 있을것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.5
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• pp.445-454
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• 2012

The present study aims to investigate the long-term channel morphological changes derived from channelization, embankment and levee construction works in unregulated fluvial channel of the Jiseock River. Analyses of aerial photographs taken past (Year 1966) and recent (Year 2002) showed the temporally remarkable changes in channel planform such as channel shape, bar migration, vegetation encroachment in bar. During the period, the natural single threading changed into braided types together with decreasing sinuosity by 9.2%, increasing vegetation occupied bar ranged 97% of total bars area. Because such channel morphological changes are closely similar to those in dam downstream channels, we assume that both/either flow regime alteration and/or sediment transport discontinuity may be critical for the fixed channel and spread of vegetated bars even in unregulated river without dam reservoir upstream. We found more reduced frequency and magnitude of flooding water level comparing with past, but no significant alteration of inter annual water level variation. Bed material has been coarsened by 4~5 times and the riverbed has been degraded in overall channel but aggraded locally in conjunction reach of tributaries. The results indicates that reduced sediment dynamics in fluvial channel which derived by bed material coarsening, river bed degradation and unbalanced sediment transport capacity between tributary and mainstem can be a causal factor to trigger channel morphological changes even in unregulated rivers.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.985-998
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• 2021

In general, the upstream dam changes downstream flow regime dramatically, i.e., from natural flow regime to hydropeaking flows. This study investigates the impact of the natural flow pattern on downstream fish habitat in a regulated river in Korea using the physical habitat simulation. The study area is a 13.4 km long reach of the Geum-gang River, located downstream from the Yongdam Dam, Korea. A field monitoring revealed that three fish species are dominant, namely Zacco platypus, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens, and they account for 70% of the total fish community. Specially, Opsariichthys bidens is an indigenous species in the Geum-gang River. The three fish species are selected as target fish species for the physical habitat simulation. The Nays2D model, a 2D shallow water equation solver, and the HSI (Habitat Suitability Index) model are used for hydraulic and habitat simulations, respectively. To assess the impact of the natural flow pattern, this study uses the annual natural flow regime and hydropeaking flows from the dam. It is found that the natural flow regime increases significantly the Composite Suitability Index (CSI) in the study reach. Then, using the Building Block Approach (BBA), the scenarios for the modifying dam operations are presented in the study reach. Both Scenario 1 and scenario 2 are proposed by using the hydrological method considering both magnitude and duration of the inflow and averaging the inflow over each month, respectively. It is revealed that the natural flow regime embodied in scenario 1 and scenario 2 increases the Weighted Usable Area (WUA) significantly, compared to the hydropeaking flows. In conclusion, the modifying the dam operations by restoring to the natural flow pattern is advantageous to fish community.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.202-202
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• 2018

본 논문에서는 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)(최윤석, 김경탁, 2017)을 이용해서 낙동강 유역을 대상으로 대유역 홍수해석시스템을 구축하고, 유출해석을 위한 실행시간을 평가하였다. 유출모형은 낙동강의 주요 지류와 본류를 소유역으로 구분하여 모형을 구축하고, 각 소유역의 유출해석 결과를 실시간으로 연계할 수 있도록 하여 낙동강 전체 유역의 유출모형을 구축하였다. 이와 같이 하나의 대유역을 다수의 소유역시스템으로 분할하여 모형을 구축할 경우, 유출해석시스템 구성이 복잡해지는 단점이 있으나, 소유역별로 각기 다른 자료를 이용하여 다양한 해상도로 유출해석을 할 수 있으므로, 소유역별 특성에 맞는 유출모형 구축이 가능한 장점이 있다. 또한 각 소유역시스템은 별도의 프로세스로 계산이 진행되므로, 대유역을 고해상도로 해석하는 경우에도 계산시간을 단축할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 20개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 4개)의 소유역으로 분할하여 계산 시간을 검토하였으며, 최종적으로 21개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 5개)의 소유역으로 분할하여 유출해석시스템을 구축하였다. 댐 상류 유역은 댐하류와 유량전달이 없이 독립적으로 모의되고, 댐과 연결된 하류 유역은 관측 방류량을 상류단 하천의 경계조건으로 적용한다. 지류 유역은 본류 구간과 연결되고, 지류의 계산 유량은 본류와의 연결지점에 유량조건으로 실시간으로 입력된다. 이때 본류와 지류의 유량 연계는 데이터베이스를 매개로 하였다. 유출해석시스템의 성능을 평가하기 위해서 Microsoft 클라우드 서비스인 Azure를 이용하였다. 낙동강 유역을 20개 소유역으로 구성한 경우에서의 유출해석시스템의 속도 평가 결과 Azure virtual machine instance DS15 v2(OS : Windows Server 2012 R2, CPU : 2.4 GHz Intel $Xeon^{(R)}$ E5-2673 v3 20 cores)에서 1.5분이 소요 되었다. 계산시간 평가시 GRM은 'IsParallel=false' 옵션을 적용하였으며, 모의 기간은 24시간을 기준으로 하였다. 연구결과 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축이 가능했으며, 계산시간도 충분히 단축할 수 있었다. 또한 추가적인 CPU와 병렬계산을 적용할 경우, 계산시간은 더 단축될 수 있으며, 이러한 기법들은 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.5
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• pp.455-469
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• 2010

Changes of geomorphology in alluvial river and vegetation recruitment on its floodplain downstream from dams are investigated both qualitatively and quantitatively focusing on the downstream of Andong dam and Imha dam on the Nakdong River. Results of the analyses of river morphology and bed material in the study site show a general trend of riverbed degradation with a max scour of 3 m and bed material coarsening from pre-dam value of 1.5 mm in D50 to post-dam value of 2.5 mm. Decrease in bed shear stress due to the decrease in flood discharge have caused vegetation recruitment on the once-naked sandbars. As result, the ratio of area of vegetated bars over total area of bars has drastically changed from only 7% in 1971 before the Andong dam (constructed in 1976) to 25% after it, and increased to 43% only three year after the Imha dam (constructed in 1992) and eventually to 74% by 2005. Analysis of the vegetation succession at Wicjeol subreach, one of the three subreaches selected in this study for detailed investigation, has clearly shown a succession of vegetation on once-naked sand bars to a pioneering stage, reed and grass stage, willow shrub and eventually to willow tree stages. At the second subreach selected, two large point bars in front of Hahoe Village seem to have maintained their sand surfaces without a signifiant vegetation recruitment until 2005. The sand bars, however, seem to have been invaded by vegetation recently, which warns river managers to have a countermeasure to protect the sand bars from vegetation invasion in order to conserve them for the historical village of Hahoe. On the other hand, recruitment and establishment of vegetation on the sand bars by artificial disturbance of the river, such as damming, can create an unique habitat of backmarsh in the sandy river, as shown in the case of Gudam Wetland, and may increase the biodiversity as compared with relatively monotonous sand bars. Last, the premise in this study that decrease in flood discharge due to upstream dams and decrease in bed shear stress can induce vegetation recruitment on the naked sand bars in the river has been verified with the analyses of the distribution of dimensionless bed shear stress along the selected cross section in each subreach.